痛風(fēng)性膝關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨T2值與軟骨損傷的相關(guān)性

葉勇軍，余日勝，周寶鶴，陳家駿，夏海紅，紀(jì)建松

1.麗水市中心醫(yī)院 放射科，浙江 麗水 323000；2.浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院 放射科，浙江 杭州 310009

痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎是最常見(jiàn)的炎癥性關(guān)節(jié)炎之一，中國(guó)大陸地區(qū)高尿酸血癥和痛風(fēng)的發(fā)生率分別約為13.3%和1.1%，可致使身體機(jī)能減退和關(guān)節(jié)功能損害[1-2]。關(guān)節(jié)軟骨在維持正常關(guān)節(jié)活動(dòng)中起著重要的作用，它的損傷是痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的早期病理改變。多數(shù)研究中評(píng)價(jià)痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的方法多為定性或半定量的方法，不能準(zhǔn)確反映軟骨損傷的程度。T2 mapping能夠檢測(cè)和定量反映早期軟骨退化，為目前最常用、具備較高可重復(fù)性及可靠性的關(guān)節(jié)軟骨定量MRI技術(shù)[3]。本研究通過(guò)比較痛風(fēng)性膝關(guān)節(jié)炎與健康者關(guān)節(jié)軟骨T2值的差異，探討其在痛風(fēng)患者關(guān)節(jié)軟骨損傷中的應(yīng)用價(jià)值。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)象 收集2018年6月至2020年3月麗水市中心醫(yī)院經(jīng)臨床確診痛風(fēng)并伴有膝關(guān)節(jié)癥狀患者，入選47例共56個(gè)膝關(guān)節(jié)作為病例組，男38例，女9例；年齡27～58（43.4±13.2）歲。診斷標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格采用2015年美國(guó)風(fēng)濕病學(xué)會(huì)/歐洲抗風(fēng)濕聯(lián)盟痛風(fēng)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)[4]；排除標(biāo)準(zhǔn)：①骨關(guān)節(jié)炎、類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎及其他膝關(guān)節(jié)疾?。虎谙リP(guān)節(jié)外傷、感染及手術(shù)史患者；③長(zhǎng)期使用藥物的慢性病史的患者。無(wú)膝關(guān)節(jié)疾病的健康志愿者15例共30個(gè)膝關(guān)節(jié)作為對(duì)照組，男12例，女3例；年齡25～57（41.5±12.5）歲。所有對(duì)象進(jìn)行MRI常規(guī)序列及T2 mapping掃描成像。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有對(duì)象均簽署知情同意書(shū)。

1.2 臨床數(shù)據(jù)采集 檢查前均填寫(xiě)基本信息問(wèn)卷，包括姓名、性別、年齡、現(xiàn)病史、既往史、家族史、個(gè)人史、有無(wú)吸煙飲酒嗜好等；測(cè)量身高、體質(zhì)量，計(jì)算BMI，統(tǒng)計(jì)臨床痛風(fēng)分期（急性發(fā)作期、間歇期）。

1.3 影像學(xué)檢查 使用荷蘭Philips公司生產(chǎn)的INGENIA 3.0 T磁共振掃描機(jī)。囑研究對(duì)象靜坐 30 min，行MRI常規(guī)序列及T2 mapping掃描，并在進(jìn)行常規(guī)序列檢查后，根據(jù)所得常規(guī)圖像排除明顯膝關(guān)節(jié)間隙變窄、骨質(zhì)增生的患者。常規(guī)序列包括：①矢狀位T1WI-TSE：TR 500 ms，TE 15 ms；②脂肪抑制質(zhì)子密度加權(quán)像（PDWI-SPIR）：TR 2 202 ms，TE 30 ms；③冠狀位PDWI-SPAIR：TR 2 600 ms，TE 33 ms；④軸位PDWI-SPAIR：TR 2 817 ms，TE 30 ms。層厚3 mm，F(xiàn)OV 160×160×95 mm。T2 mapping成像：采用矢狀位6回波SE序列掃描，TR 1 000.0 ms，TE分別為13.0、26.0、39.0、52.0、65.0、78.0 ms，F(xiàn)OV 160×160×66 mm，掃描時(shí)間712 s。

1.4 評(píng)價(jià)方法 2位放射科醫(yī)師回顧性地獨(dú)立分析MRI圖像，對(duì)2組獲取的所有膝關(guān)節(jié)MRI常規(guī)序列圖像按照國(guó)際軟骨修復(fù)協(xié)會(huì)（international cartilage repair society，ICRS）診斷分級(jí)。0級(jí)：正常軟骨，軟骨表面光滑未見(jiàn)缺損，其內(nèi)信號(hào)均勻一致，無(wú)形態(tài)及信號(hào)改變；I級(jí)：軟骨形態(tài)尚正常，表面光滑連續(xù)，但其內(nèi)出現(xiàn)局灶性異常信號(hào)影；II級(jí)：軟骨表面出現(xiàn)較輕不規(guī)則、局灶性缺損，但缺損深度未及全層軟骨50%；III級(jí)：缺損加深，超過(guò)全層的50%，但未累及全層軟骨；IV級(jí)：全層軟骨缺失，軟骨下骨質(zhì)裸露，可伴有骨質(zhì)信號(hào)改變[5]。2位放射科醫(yī)師依據(jù)ICRS分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)在雙盲的條件下對(duì)膝關(guān)節(jié)常規(guī)序列上痛風(fēng)的MR改變和關(guān)節(jié)軟骨損傷分級(jí)進(jìn)行評(píng)估，意見(jiàn)分歧時(shí)由2位醫(yī)師共同進(jìn)行討論研究，獲得統(tǒng)一的痛風(fēng)診斷和軟骨損傷分級(jí)，將ICRS I-II級(jí)劃為輕度損傷組，IIIIV級(jí)劃為重度損傷組。應(yīng)用圖像后處理工作站對(duì)所獲得的膝關(guān)節(jié)圖像進(jìn)行后處理，設(shè)置生成參數(shù)：Noise Level取60%。利用6個(gè)自旋回波MR掃描圖生成T2灰度圖，分別測(cè)量髕骨（Patella）、股骨滑車(chē)（femoral trochlea，F(xiàn)T）、股骨內(nèi)側(cè)髁（medial femoral condyle，MFC）、股骨外側(cè)髁（lateral femoral condyle，LFC）、內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)（medial tibia plateau，MTP）和外側(cè)脛骨平臺(tái)（lateral tibia plateau，LTP）等感興趣區(qū)（region of interest，ROI）軟骨的T2值的范圍以及使用多邊形ROI工具繪制ROI的面積，再用偽彩編碼技術(shù)轉(zhuǎn)化成T2 mapping偽彩圖，見(jiàn)圖1。采用全器官磁共振成像評(píng)分法測(cè)量重復(fù)性（whole-organ magnetic resonance imaging score，WORMS）[6]，測(cè)量2次取T2平均值作為該區(qū)軟骨T2值，每個(gè)層面的測(cè)量需在兩個(gè)連續(xù)矢狀面上進(jìn)行，并包括軟骨全層。為了確定研究測(cè)量人員內(nèi)部的重復(fù)性，在6周后按隨機(jī)順序重復(fù)測(cè)量關(guān)節(jié)軟骨的T2值。

圖1 男性43歲痛風(fēng)性膝關(guān)節(jié)炎患者T2 mapping及其偽彩圖

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法 采用SPSS23.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以±s表示，兩組間比較用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，3組間比較用單因素方差分析；計(jì)數(shù)資料用例數(shù)表示，3組間比較用χ2檢驗(yàn)；使用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intra group correlation coefficient，ICC）對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性驗(yàn)證：0～0.4可重復(fù)性較差，0.4～0.75可重復(fù)性一般～良好，＞0.75可重復(fù)性較好。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 對(duì)照組與輕度損傷組、重度損傷組間基線資料比較 對(duì)照組與輕度損傷組、重度損傷組間年齡、性別、BMI及臨床分期（急性發(fā)作期、間歇期）差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表1。

2.2 組間和組內(nèi)的T2值測(cè)量一致性驗(yàn)證 組間和組內(nèi)的T2測(cè)量值一致性都較好，見(jiàn)表2。

2.3 2組患者各ROI軟骨T2值比較 病例組各ROI測(cè)量的軟骨T2平均值均高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表3。

表1 3組間基線資料比較

表2 組間和組內(nèi)的T2值測(cè)量一致性驗(yàn)證

2.4 對(duì)照組、輕度損傷組和重度損傷組軟骨T2值比較 輕度損傷組與重度損傷組比各部位ROI T2值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。輕度損傷組和重度損傷組各部位ROI T2值均高于對(duì)照組，隨著軟骨損傷程度的增高T2值也增高，見(jiàn)表4。

3 討論

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，幾乎所有痛風(fēng)患者膝關(guān)節(jié)各部位軟骨T2值都顯著高于健康志愿者，顯示痛風(fēng)患者大部分關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)異常，提示早期軟骨損傷。成分MRI評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨是目前的研究重點(diǎn)，通過(guò)膝關(guān)節(jié)MRI的組合序列可以在不增加掃描時(shí)間的情況下得到T2 mapping圖像[7-9]，這大大提高了該技術(shù)的臨床使用前景。在退變?cè)缙谲浌切螒B(tài)明顯改變前T2值增加，反映膠原纖維各向異性的喪失和膠原分解相關(guān)的含水量增加。使用T2的大多數(shù)研究集中在膝骨性關(guān)節(jié)炎上，并顯示骨關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重程度與T2值呈正相關(guān)[10]。近年來(lái)研究人員運(yùn)用T1ρ及T2 mapping對(duì)類(lèi)風(fēng)濕性膝關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨和半月板損傷的測(cè)量和評(píng)估，提出對(duì)炎癥性關(guān)節(jié)軟骨和半月板損傷評(píng)價(jià)的可行性[11]。本研究也證實(shí)T2 mapping可以對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨定位及定量評(píng)價(jià)，且研究者組間和組內(nèi)的一致性很好，具有較高的準(zhǔn)確率和可信度。

表3 2組各ROI軟骨T2值比較（±s，ms）

組別 膝關(guān)節(jié)數(shù) Patella FT MFC LFC MTP LTP對(duì)照組 30 43.10±5.97 41.21±4.08 45.21±6.48 46.11±5.31 33.11±5.79 34.36±6.34病例組 56 47.83±5.10 45.36±6.52 49.74±6.83 49.16±5.17 38.25±5.66 38.74±6.33 t 3.86 3.176 2.983 2.583 3.982 3.057 P＜0.001 0.002 0.004 0.037 ＜0.001 0.003

表4 3組間各ROI軟骨T2值比較（±s，ms）

表4 3組間各ROI軟骨T2值比較（±s，ms）

與對(duì)照組比：aP＜0.01；與輕度損傷組比：bP＜0.01

組別 膝關(guān)節(jié)數(shù) Patella FT MFC LFC MTP LTP對(duì)照組 30 43.10±5.97 41.21±4.08 45.21±6.48 46.11±5.31 33.11±5.79 34.36±6.34輕度損傷組 38 46.53±4.10 44.34±3.55 48.55±5.11 48.49±5.76 37.27±5.81 37.98±6.22重度損傷組 18 50.68±5.11ab 47.23±4.34ab 52.32±3.87ab 52.43±5.54ab 41.45±4.43ab 42.36±5.41ab F 12.136 6.356 7.256 6.562 11.054 6.376 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎是一種是由單鈉尿酸結(jié)晶（monosodium urate，MSU）沉積到關(guān)節(jié)間隙導(dǎo)致若干促炎細(xì)胞因子的分泌和中性粒細(xì)胞聚集引起的炎癥性疾病[2]。MSU晶體對(duì)軟骨細(xì)胞的活性和功能有明顯的抑制作用，可以迅速降低軟骨細(xì)胞的活力。MSU晶體和軟骨細(xì)胞之間的相互作用可能通過(guò)降低軟骨細(xì)胞活性和促進(jìn)分解代謝狀態(tài)而導(dǎo)致痛風(fēng)軟骨損傷[12]，表現(xiàn)為正常軟骨結(jié)構(gòu)破壞及軟骨細(xì)胞缺失，對(duì)水的通透性升高，同時(shí)蛋白多糖含量減少、體積增大，含水量升高，最終表現(xiàn)為T(mén)2值增高。CHHANA等[13]發(fā)現(xiàn)痛風(fēng)患者關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中mRNA相關(guān)性的II型膠原蛋白表達(dá)降低和軟骨基質(zhì)蛋白多糖含量減少，用MSU晶體培養(yǎng)的軟骨外植體在關(guān)節(jié)表面的軟骨細(xì)胞死亡率比對(duì)照組更高，這與本研究結(jié)果一致，與健康志愿者相比，痛風(fēng)膝關(guān)節(jié)炎患者T2顯著增高，提示關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)破壞、含水量增高。由于沒(méi)有更長(zhǎng)期的隨訪，不能排除這種改變是暫時(shí)性的，有必要進(jìn)行進(jìn)一步前瞻性研究。

研究表明，T2值與軟骨退變的程度呈正相 關(guān)[14-15]。本研究顯示痛風(fēng)性膝關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨損傷T2值變化與骨性關(guān)節(jié)炎軟骨退變的規(guī)律類(lèi)似，結(jié)果證明T2值可區(qū)分正常軟骨和痛風(fēng)性膝關(guān)節(jié)炎損傷軟骨，以常規(guī)序列關(guān)節(jié)軟骨損傷ICRS分級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)，軟骨損傷程度嚴(yán)重處的軟骨T2值明顯增高，隨著損傷程度的增高，T2值明顯增高，提示通過(guò)測(cè)量軟骨T2值可以監(jiān)測(cè)和評(píng)估軟骨損傷。本研究中痛風(fēng)早期的患者較多，在關(guān)節(jié)軟骨未發(fā)生形態(tài)學(xué)改變時(shí)T2值已經(jīng)升高，表明T2 mapping有助于痛風(fēng)性膝關(guān)節(jié)炎軟骨損傷的早期診斷。